JPH0572812B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、核磁気共鳴（NMR：Nuclear
Magnetic Resonance）現象を応用した磁気共鳴
イメージング方法に係わり、特に、励起回転磁場
発生に供される送信パルス電力を被検体の属性に
応じて変化させることにより、スピン系磁気モー
メントの倒れ角度を所定の値に調整する高周波出
力調整方法に関する。

（従来の技術） 核磁気共鳴現象は、磁場中におかれた原子核が
特定波長の電磁波エネルギーを共鳴吸収して、次
いでこのエネルギーを電磁波として放出する現象
である。この現象を利用して生体の診断を行う装
置は、上述の原子核、特に、プロトンから放出さ
れる電磁波（以下MR信号という）を検知して、
検知されたMR信号を処理して、原子核（プロト
ン）密度、縦緩和時間T₁、横緩和時間T₂、流れ、
化学シフト等の情報が反映された被検体の断層像
等の診断情報が得られる。

ところで、この様な核磁気共鳴現象を利用して
プロトンからのMR信号を検知するためには、
90゜パルスおよび180゜と称される高周波パルスに
より発生される励起回転磁場により、被検体の被
測定部位を選択的に励起して、被測定部位におけ
るプロトンのスピン磁気モーメントの倒れ角度を
所定の値にする必要がある。ここで、90゜パルス
とは、磁気共鳴吸収を起こさせて原子核のスピン
の磁気モーメントを被検体が置かれた静磁場の方
向と平行な方向から垂直に立ち上がるまで90゜回
転させる働きを有するものである。また、180゜パ
ルスとは、磁気共鳴吸収を起こさせて原子核のス
ピンの磁気モーメントを被検体が置かれた静磁場
の方向と平行な方向から180゜回転させる働きを有
するものである。

これらの90゜パルスおよび180゜パルスは、被測
定部位からのMR信号の検知に先立ち、パルスの
大きさ等の条件を予め設定する必要がある。しか
しながら、この高周波パルスの条件設定に際して
は、被検体の形状等の属性により電気的な特性で
あるストレートキヤパシテイーＱが変化してしま
うために、夫々のスライス位置で90゜パルスまた
は180゜パルスの条件がずれてしまい、スピンの磁
気モーメントの倒れ角度が設定値と異なつてしま
う。その結果、得られる信号は被検体の属性によ
りばらついてしまう。特に、被測定部位が胸腹部
の場合、呼吸性運動により、胸腹部が体の前後に
揺動すると共に、横隔膜により身長方向に上下動
することにより、スライス位置が被測定部位に対
して相対的にずれてしまい、90゜パルスまたは
180゜パルスの条件がずれてしまい、さらに、デー
タ収集中にスピンの位相変化が生じ、得られる
MR信号の強度が変化してしまうという問題があ
る。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、核磁気共鳴現象を利用して胸
腹部の断層像を得る場合、被測定部位からのMR
信号を検知するに先立ち行われる、90゜パルスま
たは180゜パルスの高周波出力の条件設定は、相対
的なスライス位置がずれてしまうために、90゜パ
ルスまたは180゜パルスの条件がずれてしまい、ス
ピンの磁気モーメントの倒れ角度が設定値と異な
つてしまい、正確な信号が得られないという、問
題点がある。

本発明の目的は、90゜パルスまたは180゜パルス
の高周波出力の条件設定が正確に行え、正確な信
号が得られる高周波出力調整方法を提供すること
にある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、静磁場中の所定領域のスピン系磁気
モーメントに倒れ角度を発生させるために、前記
所定領域に励起回転磁場を発生する送信パルスを
印加する工程と、前記スピン系磁気モーメントの
倒れ角度の発生によつて、前記所定領域から誘起
される磁気共鳴信号を高周波コイルで検出する工
程と、前記スピン系磁気モーメントの倒れ角度が
所定の値になるように前記送信パルスの大きさを
調整する工程とからなる高周波出力調整方法にお
いて、前記送信パルスの大きさを調整する際に、
磁気共鳴信号が検出される前記所定領域のスライ
ス厚を、前記高周波コイルの感度がほぼ均一で、
かつ最大である領域とほぼ同一に設定することを
特徴とする高周波出力調整方法である。

（作 用） 送信パルスの大きさの調整は、静磁場中に誘起
される磁気共鳴信号を高周波コイルで検出しなが
ら行われる。

本発明では、磁気共鳴信号を検出する場合、磁
気共鳴信号が検出される領域、即ち、スライス厚
を、高周波コイルの感度がほぼ均一で、かつ最大
である領域とほぼ同一に設定し、これまでの方法
より厚くしている。

これまでは、送信パルスの大きさを調整する場
合でも、イメージングの時と同じスライス厚が使
用されているので、最大でも数mm程度のものであ
つた。

本発明の場合、スライス厚が厚くなつているの
で、その分、磁気共鳴信号が検出される領域が厚
くなる。

このように、広い領域から磁気共鳴信号を検出
しているので、被検査部位が例え胸腹部のよう
に、呼吸性運動などでずれても、その影響をあま
り受けないで、送信パルス、例えば90゜パルスや
180゜パルスの大きさを調整でき、正しい断層像が
得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図は、本発明の実施例に用いられる核磁
気共鳴イメージング装置の構成を示す模式図であ
る。第１図に示す様に、この装置１は、磁気共鳴
信号が誘起された部位の位置情報を得るための傾
斜磁場を発生するための傾斜磁場発生コイル２お
よび回転高周波磁場を放射すると共に誘起された
磁気共鳴信号を検出するための送受信系である高
周波コイル３を有する。この傾斜磁場発生コイル
２は、被検体Ｐの身長方向の軸をＺ軸とし、この
Ｚ軸と夫々直交する軸をＸ軸およびＹ軸とする
と、これらの軸について傾斜磁場を発生するＸ軸
傾斜磁場発生コイル２ａ、Ｙ軸傾斜磁場発生コイ
ル２ｂ、Ｚ軸傾斜磁場発生コイル２ｃから構成さ
れる。各傾斜磁場発生コイル２ａ，２ｂ，２ｃ
は、図示を省略したＸ軸傾斜磁場、Ｙ軸傾斜磁場
およびＺ軸傾斜磁場用の各電源に、夫々接続され
て磁場発生用の電流が供給される。また、高周波
コイル３は、後述する様に、被検体Ｐの胸腹部の
位置に対応した位置に被検体Ｐを挾んで上下に配
置されると共に、高周波パルスを供給する送信器
および被測定部位に誘起されるMR信号を受信す
るために受信器に接続されている。さらに、この
装置１は、各傾斜磁場および90゜パルス並びに
180゜パルスの高周波パルスのパルスシーケンスを
実施するシーケンサ、並びに各電源、送信器、受
信器およびシーケンサを制御すると共に検出信号
の信号処理を行うコンピユータシステムをも備え
る。このコンピユータシステムで処理された信号
はデイスプレイ等で表示される。この装置１は、
被検体Ｐに対してＺ軸方向に静磁場を発生する静
磁場コイル（図示せず）およびこの静磁場コイル
に電流を供給する電源（図示せず）をも備える。

次に、上述の構成を有するイメージング装置を
用いて本実施例の高周波出力調整方法について、
説明する。まず、第２図に示す様に、90゜パルス
および180゜パルスの高周波出力を設定するための
MR信号を得る際に、予め、スライス用磁場であ
るＺ軸傾斜磁場を調整することにより、第１図に
斜線を付して示したスライス幅Ｓが、高周波コイ
ルの感度がほぼ均一で、かつ最大である領域とほ
ぼ同一となるように設定し、これまでの方法より
厚くしている。この様な条件の下で、第３図ａに
示すスライス用傾斜磁場を印加すると共に、第３
図ｂに示す様に90゜パルスおよび180゜パルスを高
周波コイルに印加して、誘起されるMR信号を検
知して、MR信号が最大となる様に各パルスの大
きさを調整して、スピン系磁気モーメントの倒れ
角度が所定の値となる様に、各パルスの条件を設
定する。

この条件の設定に際して、各パルスの条件を自
動的に設定できる回路システムとして、例えば、
第４図にブロツク図を示したものが利用できる。
即ち、この回路システムは、送信パルス制御手段
１０、送信部１１および受信部１２から構成され
る。この送信パルス制御手段１０は例えば中央処
理装置などを中心に構成されたものであり、高周
波コイル３による励起回転磁場の発生に供される
送信パルス電力を、被検体の属性に応じて変化さ
せることにより、スピン系磁気モーメントの倒れ
角度を所定の値に設定するものである。例えば、
測定部位に誘起されたMR信号を高周波コイルを
介して受信しながら、送信パルス電力を所定の範
囲で変化させた際に受信したMR信号のピーク値
が最大となる送信パルス電力値を把握し、この値
を基に被検体の断層像の撮影の際の送信パルス電
力を自動的設定するものである。

また、送信部１１は各パルスを放射する高周波
コイル３に接続される。この送信部１１は連続波
を出力する発振手段１３、この発振手段１３より
の連続波を変調する変調手段１４、この変調手段
１４において連続波を変調するためのパルス波の
振幅、パルス幅を選択設定する選択手段１５、送
信パルス制御手段１０の制御によつて送信パルス
電力を可変するパワーコントローラ（APC）１
６、このAPC１６の出力を夫々増幅する第１の
増幅手段（ラジオ周波アンプ）１７、第２の増幅
手段（駆動アンプ）１８、第３の増幅手段（最終
アンプ）１９、インピーダンス整合を行うインピ
ーダンス整合手段２０および高周波コイル３との
同調をとる同調手段２１から構成される。

さらに、受信部１２はこのパルスにより誘起さ
れたMR信号を受信する高周波コイル３に接続さ
れる。高周波パルスの放射とMR信号の受信とを
共通の高周波コイル３で兼用ている場合は、送信
部１１と受信部１２とをアイソレータ等により分
離する必要がある。また、本実施例の高周波出力
調整方法においては、スライス厚を、高周波コイ
ルの感度がほぼ均一で、かつ最大である領域とほ
ぼ同一となるように設定し、イメージングの時よ
り厚くしている。したがつて、送信パルスの大き
さを調整している場合には、イメージングの時に
比べて強いMR信号が検出される。従つて、この
受信部１２では、増幅器の利得を下げたり、適当
な減衰器を設けてMR信号レベルを下げ、適正な
MR信号を受信することが必要である。例えば、
増幅器の利得を下げるためには、第５図ａに示す
様に、高周波コイル側の第１段の増幅器２２の利
得を可変できる様にしておき、出力設定に際して
はこの利得を下げておいたり、また、MR信号レ
ベルを下げるためには、第５図ｂに示すように、
第１段の増幅器２２と第２段の増幅器２３との間
に減衰器２４を設けることができる。この回路シ
ステムの作用について説明する。被検体の撮影に
先立つて行われる送信パルス電力の設定は、オペ
レータのマニユアル操作によつて、予め、90゜パ
ルス条件および180゜パルス条件の疎調整後、送信
制御手段１０からの制御信号に基づき送信部１１
から高周波コイル３に90゜パルスおよび180゜パル
スが印加されることにより、高周波コイル３から
被測定部位励起回転磁場が印加される。被測定部
位からMR信号は高周波コイル３を介して受信部
１２によつて受信され、送信パルス制御手段１０
に入力される。

送信コイル制御手段１０は、入力されたMR信
号のピーク値を保持する。この後、APC１６内
の減衰器を可変して送信パルス電力を変えて、上
述と同様に異なる送信パルス電力におけるMR信
号を受信して、MR信号のピーク値を保持する。

この様に送信パルス電力を変えて収集された複
数のMR信号を基に、送信パルス制御手段１０は
MR信号のピーク値が最大となる時の送信パルス
電力、即ち、APC１６内の減衰器の制御状態を
認識する。これにより、被検体の属性に応じた送
信パルス電力が設定される。換言すれば、90゜パ
ルスおよび180゜パルスの条件が被検体の属性に応
じて適格に設定され、スピン系磁気モーメントの
倒れ角度が90゜および180゜の所定値に調整される。

しかも、本実施例の場合、さらに、スライス幅
を最大高周波コイルの感度均一領域を含む様に厚
くするので、受信されるMR信号の強度が大きく
なり、胸腹部の様に呼吸性運動により、相対的な
スライス位置の変化が、スライス厚より小さくな
り、MR信号の強度の変化が小さくなるので、よ
り正確に各パルス条件が設定できる。

上記実施例において、送信パルス電力を変化さ
せる時、パワーコントローラー（APC）１６を
使用したが、パルス波の振幅、パルス幅を選択設
定する選択手段１５を用いて、振幅を変化させて
送信パルス電力を変化させる等の種々の変形は行
える。

また、送信パルスを流す高周波コイルの特性
（均一領域の大きさ、回転磁場発生の効率等）お
よび疎調整後の90゜パルス、180゜パルスの送信パ
ルス電力値等、さらに受信部１２での増幅器の利
得および減衰器の減衰量等をコンピユータシステ
ム等に予め保持させておくことも行える。

また、上記実施例では90゜パルス−180゜パルス
系列によつて生じるMR信号の最大値を利用した
が、180゜パルスのみを使用した場合に得られる
MR信号の最小値を利用する方法等も行える。

［発明の効果］ 以上の様に、本発明によれば、90゜パルスまた
は180゜パルスの高周波出力の条件設定が正確に行
え、正確な信号が得られる高周波出力調整方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いられる磁気共鳴
イメージング装置の構成を示す模式図、第２図は
本発明の実施例を説明するための特性図、第３図
ａは本実施例におけるスライス用傾斜磁場を示す
グラフ、第３図ｂは本実施例におけるパルスシー
ケンスを示すグラフ、第４図は本実施例に用いら
れるシステム回路を示すブロツク図、第５図ａお
よび第５図ｂは本実施例に用いられる回路におけ
る受信部の主要部を示す回路図である。 １…磁気共鳴イメージング装置、２…傾斜磁場
発生コイル、３…高周波コイル、１０…送信パル
ス制御手段、１１…送信手段、１２…受信手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 静磁場中の所定領域のスピン系磁気モーメン
   トに倒れ角度を発生させるために、前記所定領域
   に励起回転磁場を発生する送信パルスを印加する
   工程と、前記スピン系磁気モーメントの倒れ角度
   の発生によつて、前記所定領域から誘起される磁
   気共鳴信号を高周波コイルで検出する工程と、前
   記スピン系磁気モーメントの倒れ角度が所定の値
   になるように前記送信パルスの大きさを調整する
   工程とからなる高周波出力調整方法において、前
   記送信パルスの大きさを調整する際に、磁気共鳴
   信号が検出される前記所定領域のスライス厚を、
   前記高周波コイルの感度がほぼ均一で、かつ最大
   である領域とほぼ同一に設定することを特徴とす
   る高周波出力調整方法。